6. Выводы по разделу

Для создания экспериментальной модели использовались новейшие технологии, с помощью 3D – принтера были получены образцы, участвовавшие в исследовании. Однако использовался материал, неудовлетворяющий требований прочности. Необходимо использовать более подходящие материалы, например: полителен или легкий полиуретан.

Согласно полученным результатам, характеристики практически линейны. Разряжение, как и усилие прижатия, растет линейно до 15 А, далее наступает насыщение, это связано с тем, что скорость вращения лопастей (скорость пропорционально зависит от тока) не увеличивается больше определенного числа. Для рабочего режима от 3 – 4 А прижимная сила от 81 Н до 105 Н, что соответствует 8 – 10 кг, что с запасом удовлетворяет требованиям для импеллера. Как видно из кривой удельного прижатия, характеристика в рабочей зоне постоянна, однако с увеличением скорости вращения и тока соответственно она падает, что говорит о снижении кпд и не желательном использовании в работе.

Таким образом, данную конструкцию импеллера необходимо использовать при создании опытного образца РУВП. При небольшом потреблении энергии импеллер дает большую силу прижатия, что говорит о повышении кпд.

5. Проведение прогнозных исследований для оценки рыночного сегмента потребителей рувп

Рынок сбыта и потенциальные покупатели.

По данному проекту пока не проводилось специальных маркетинговых исследований. Однако на настоящий момент мы можем определить несколько возможных растущих областей рынка конечных потребителей подобной продукции.

1. Исследования общей ситуации с робототехникой в мире

Согласно данным Мировой федерации робототехники (International Federation of Robotics - IFR), 2010 г. для этой отрасли можно охарактеризовать как год уверенного возврата к устойчивым темпам роста [9]. В 2010 г. во всех ведущих промышленно развитых странах отмечался значительный рост выпуска промышленных роботов (ПР), а в Японии, прочном лидере мирового роботостроения, данный показатель в 2009-2010 гг. увеличился с 219,8 млрд. иен до 448,0 млрд.

По оценке IFR, в 2010 г. мировые продажи ПР достигли 118,3 тыс. ед., т. е. почти удвоились по сравнению с предыдущим годом. Наиболее активно закупки робототехники в 2010 г. осуществляли предприятия автомобилестроения и электронной промышленности.

В стоимостном выражении мировые продажи ПР в 2010 г. выросли на 50% по сравнению с предыдущим годом и достигли $5,7 млрд., однако данный показатель оказался ниже рекордного объема продаж 2008 г., одного из лучших в истории мировой робототехники. С учетом программного обеспечения, периферийных устройств и системного инжиниринга общие продажи робототехнических систем в 2010 г. достигли примерно $17,5 млрд.

В 2010 г. наиболее сильно (на 132% по сравнению с предыдущим годом) выросли продажи ПР в странах Азиатско-Тихоокеанского региона - примерно до 70 тыс. ед. В 2010 г. наиболее динамичными темпами спрос на ПР развивался в Республике Корея, КНР и странах-членах АСЕАН - в вышеперечисленных странах продажи ПР в 2010 г. почти утроились по сравнению с предыдущим годом. В 2010 г. на лидирующие позиции в мировой робототехнике вышла Республика Корея, где продажи ПР достигли 23,5 тыс. ед. В то же время Япония не смогла сохранить лидерство, даже несмотря на резкий рост продаж ПР в 2010г [9].

В Северной и Южной Америке отгрузки ПР в 2010 г. равнялись примерно 17,1 тыс. ед., что на 90% больше, чем в предыдущем году; в результате показатель 2010 г. почти достиг уровня рекордного 2008 г. В США отгрузки ПР в 2010 г. выросли на 111% против предыдущего года до 14,4 тыс. ед. В этой стране закупки новых ПР в 2010 г. наиболее активно осуществляли предприятия электронной и металлообрабатывающей промышленности. В то же время в автомобилестроении, которое является основным покупателем ПР во всех ведущих странах, спрос на робототехнику со стороны автомобилестроительных компаний США возрастал весьма невысокими темпами. [9]

В 2010 г. продажи ПР в Европе равнялись примерно 30,6 тыс. ед., что на 50% больше, чем в предыдущем году, однако на 13% ниже по сравнению с рекордными показателями 2007-2008 гг. С середины предыдущего десятилетия в основных европейских странах большое внимание уделялось автоматизации производственных процессов, в том числе с помощью робототехники, однако из-за мирового финансово-экономического кризиса 2008-2009гг. инвестиционная активность в данной области резко сократилась.

В 2010 г. продажи ПР в ФРГ увеличились на 65% по сравнению с предыдущим годом и достигли примерно 14 тыс. ед. В ФРГ особенно высокими темпами закупки ПР в 2010 г. осуществляли автомобилестроительные фирмы - прирост составил 172% по сравнению с предыдущим годом. В ФРГ быстро растет спрос на ПР и со стороны других крупных отраслей - фирм-поставщиков автомобильных комплектующих, предприятий метизной и резинотехнической промышленности - в 2010 г. закупки робототехники вышеперечисленными отраслями в ФРГ на 50% превысили уровень предыдущего года; рекордных показателей по закупкам ПР в 2010 г. добились и немецкие фирмы-поставщики пищевкусовой продукции и прохладительных напитков.

В Италии продажи ПР в 2010 г. увеличились на 57% и составили примерно 4,5 тыс. ед.; в 2008-2009 гг. в стране наблюдалось снижение спроса на робототехнику. В 2010 г. резкий рост продаж был обусловлен, прежде всего, значительными закупками со стороны автомобилестроительных фирм; в то же время в других отраслях спрос на робототехнику в 2010 г. оставался весьма вялым.

Согласно прогнозу IFR, в 2011 г. мировые продажи ПР на 18% превысят уровень предыдущего года и достигнут примерно 140 тыс. ед., в 2012-2014 гг. среднегодовой прирост продаж сократится до 6%, а в 2014 г. общие продажи ПР составят около 167 тыс. ед. IFR считает, что в конце 2014 г. мировой парк ПР достигнет примерно 1,3 млн. ед., однако реализации этого сравнительно оптимистичного прогноза может помешать ряд факторов, в частности нехватка комплектующих для ПР, недостаток производственных мощностей для их выпуска, замедление темпов роста мировой экономики или даже очередная рецессия.

В перспективе основным покупателем ПР в ведущих странах останется автомобилестроение. Главными факторами расширения использования робототехники на предприятиях отрасли считаются необходимость модернизации ее производственных мощностей, переход на выпуск электромобилей и расширение использования новых материалов, в частности углеродных композитов. [9]

Крупным источником спроса на робототехнику в перспективе останутся предприятия электронной и электротехнической промышленности. Роботизация производственных процессов в этих отраслях тесно связана с расширением выпуска новой продукции - жидкокристаллических телевизоров, в том числе со светодиодной подсветкой, органическими светодиодами, а также трехмерных дисплеев для смартфонов. Перспективной областью применения робототехники считается выпуск различной продукции для возобновляемой энергетики, в частности солнечных батарей.

В конце 2010 г. в мировой обрабатывающей промышленности на каждые 10 тыс. занятых насчитывалось около 50 ПР. В то же время в Японии, Республике Корея и ФРГ (мировые лидеры по уровню автоматизации производственных процессов) данный показатель составлял 250-300 ед., а в странах БРИК - менее 20.

Наиболее высокий уровень роботизации производственных процессов существует в автомобилестроении. В Японии на предприятиях этой отрасли на 10 тыс. занятых эксплуатируется более 1,4 тыс. ПР, а последующие места занимают Италия, ФРГ и США - 1,1-1,2 тыс. ПР. Мировыми лидерами по роботизации предприятий прочих отраслей промышленности являются Япония и Республика Корея - около 200 ПР на 10 тыс. занятых; лидерство этих стран в основном обусловлено широким применением робототехники в электронной индустрии.

В ФРГ сравнительно высоким является уровень роботизации прочих отраслей промышленности - 134 ПР на 10 тыс. занятых. Структура парка ПР на этих предприятиях является значительно более диверсифицированной, чем в других странах; основными покупателями ПР в ФРГ, кроме автомобилестроения, являются электронная и электротехническая, металлообрабатывающая, химическая и пищевая промышленность.

В результате крупных инвестиций в автоматизацию производственных процессов в КНР с середины предыдущего десятилетия число ПР на 10 тыс. занятых в китайском автомобилестроении в 2006-2010 гг. увеличилось с 37 до 105. В течение указанного периода значительно вырос уровень роботизации и других отраслей обрабатывающей промышленности КНР, хотя в среднем в этих отраслях на 10 тыс. занятых насчитывается менее 10 ПР. [9]

По мнению IFR, в мировой обрабатывающей промышленности существует огромный потенциал для роботизации производственных процессов. Это касается как автомобилестроения, где масштабы применения ПР уже достигли относительно высокого уровня, однако лишь в ряде ведущих стран, так и особенно прочих отраслей обрабатывающей промышленности, которые по уровню роботизации пока существенно отстают от автомобилестроения.

В перспективе можно ожидать расширения масштабов внедрения ПР, причем уже в 2014 г., считает IFR, мировым лидером по продажам робототехники станет КНР. В то же время в Республике Корея после значительных закупок ПР в 2010 г. темпы роботизации производственных процессов значительно замедлятся.

В ближайшей перспективе японские компании с целью ликвидации последствий землетрясения и цунами будут осуществлять географическую диверсификацию своей производственной деятельности. В этой связи можно ожидать роста инвестиций японских компаний в закупку ПР и другой современной техники в некоторых странах Азии, Европы и Северной Америки.

Новых инвестиций в закупку ПР, как важного направления автоматизации производственных процессов и сохранения конкурентоспособности американской продукции на глобальных рынках, считает IFR, можно ожидать в США. В то же время в Европе темпы роста продаж ПР в ближайшей перспективе будут наиболее низкими среди стран-лидеров мирового роботостроения. В первой половине текущего десятилетия IFR считает весьма вероятным быстрый рост роботизации производственных процессов в странах Центральной и Восточной Европы; то же самое относится к развивающимся странам Азии и Южной Америки. [9]

Японская компания Fanuc - один из лидеров мирового роботостроения. Номенклатура ее продукции является весьма широкой и включает модели, которые с высокой скоростью и точностью позиционирования могут выполнять любые операции - от укладки тяжелых грузов до манипулирования с хрупкими изделиями.

По оценке Fanuc, в 2011 г. можно ожидать дальнейшего роста спроса на робототехнику. В указанном году приток заказов фирме примерно поровну распределяется между автомобилестроительными и предприятиями прочих отраслей обрабатывающей промышленности - электронной, фармацевтической, пищевкусовой и промышленности прохладительных напитков. В 2011 г. Fanuc преимущественно получает заказы на сборочные и роботы для манипулирования деталями из большинства европейских стран, Северной и Южной Америки, а также Азии, особенно из КНР.

Согласно оценке Fanuc, в 2011 г. мировой спрос на робототехнику на 15% превышает имеющиеся производственные мощности. В этой связи компания удваивает выпуск продукции на своих предприятиях в Японии, который с февраля 2012 г. составит примерно 5 тыс. ПР в месяц.

По мнению президента шведско-швейцарской компании ABB Robotics, 2010 г. по объему продаж ПР был одним из лучших за всю историю мирового роботостроения. Растущий спрос на эту технику со стороны автомобилестроительных компаний в сочетании с расширением закупок ПР предприятиями других отраслей, прежде всего электронной промышленности, солнечной энергетики, а также пищевой промышленности, по мнению ABB Robotics, позволяют ожидать, что 2011 г. по объему продаж станет рекордным за всю историю мирового роботостроения.

Kuka robotics является ведущей роботостроительной компанией ФРГ. В ее состав входят более 20 отделений в различных странах, в том числе США, Канаде, Мексике, Бразилии, КНР, Японии, Республике Корея, Тайване, Индии и почти всех европейских странах. Компания предлагает широкую номенклатуру продукции. Ее роботы предназначаются для дуговой и точечной сварки, загрузки-разгрузки металлообрабатывающего оборудования, манипулирования различными объектами и их укладки; клиентами kuka robotics являются предприятия автомобилестроения и других отраслей машиностроения, пищевкусовой и пластмассовой промышленности. (БИКИ/Машиностроение Украины, СНГ, мира) [9].

Таким образом, мировая тенденция в освоении робототехники проявляет устойчивый рост и в ближайшие годы следует ожидать роста рынка робототехники. Основным конкурентным преимуществом будет увеличение гибкости и снижение цены изделий. Рынок мобильных роботов вырастет с $665 млн в 2000 году до более чем $17 млрд в 2005 году. Быстрый рост рынка мобильных роботов обуславливается ростом секторов, ориентированных на потребление устройств, позволяющих производить разведку, обследование, диагностику труднодоступных или опасных объектов. Основными потребителями таких устройств являются:

Атомная энергетика. Рост атомной энергетики наблюдается в настоящее время во всем мире. О развитии программ атомной энергетики заявили азиатские страны, Россия, США, страны Европы (Франция, Англия, Финляндия). Это связано, прежде всего, с устойчивым подорожанием ископаемых энергоресурсов (нефть, газ, уголь), а также с возможным вступлением в силу Киотского соглашения об ограничении к 2008-2012 г. выбросов парниковых газов. Ставка на возобновляемые источники пока не оправдала себя, не смотря на значительные инвестиции, доля этих источников в общем балансе не превысит в мире 3-5%, в развитых странах 15-20% к 2020 г. Основным направлением развития АЭС в настоящее время является повышение их безопасности. В связи с этим повышается роль диагностики конструкций и оборудования, мониторинга среды и параметров, производства профилактических и аварийных работ в отсутствие человека.

Робототехнические системы уже сейчас используются при выполнении штатных технологических операций на предприятиях атомной промышленности, в том числе, при устранении последствий аварий на ядерно-физических установках, поиске и эвакуации локальных источников радиоактивного излучения.

В условиях работы в высоких радиационных полях к роботам должны применяться требования высокой радиационной стабильности и надежности работы. К несчастью, практический опыт использования роботов в аварийной ситуации в районе Чернобыльской АЭС в 1986м году был негативный. На радиоуправляемые роботы возлагали большие надежды. Первыми управляемыми аппаратами стали тракторы из Челябинска. Были также использованы роботы разведчики, задачей которых было добраться до необходимого места, осмотреть обломки, оценить радиационную обстановку. Роботы погибли из-за слишком высокого уровня радиации уже через сутки. В настоящее время для подобный работ планируется использовать робот Pioneеr американской фирмы Red Zone Robotics. Pioneеr представляет собой самоходную установку на базе гусеничной ходовой части, оснащенной оборудованием "телеглаз", экскаваторным ковшом и мощной дрелью. Стоимость системы, названной Pioneer, оценивается в 2,7 млн. долл.

Помимо аварийных ситуаций роботы должны осуществлять периодический профилактический осмотр труднодоступных и опасных мест (оборудования, емкостей, хранилищ, зданий и пр.). В большинстве случаев оказывается недостаточно только горизонтального перемещения устройств, применение сложных конструкций типа робот - паук или робот - богомол как показала практика нецелесообразно из-за невысокой радиационной устойчивости, являющейся следствием наличия сложных электронных систем управления движением. Большой востребованностью пользуются роботы способные передвигаться в технологических коммуникациях: трубопроводах, вентиляции, кабельных шахтах, для того чтобы добраться до любой точки объекта и провести обследование с помощью камер, сделать измерения параметров и пр.

Другой серьезной задачей, требующей решения в условиях АЭС, является хранение и безопасное обращение с радиоактивными отходами:

1. Поиск и обследование локальных радиоактивных объектов, протечек, их обследование и ликвидация;

2. Обследование внутренних поверхностей емкостей хранилищ, взятие проб, а также их очистка и ремонт.

Антитеррористические структуры. Последние события в России и во всем мире свидетельствуют о росте рынка использования роботов в этом направлении. Это:

1. обследование и обезвреживание подозрительных объектов (взрывных устройств, контейнеров с химическими соединениями, радиоактивных источников и пр.);

2. ведение наблюдения за террористами. В этом случае требуются подвижные роботы, способные скрытно проникать в помещения через технологические коммуникации (шахты лифтов, вентиляция и пр. технические коммуникации, трубопроводы), двигаться по стенам и«заглядывать» внутрь помещений через окна и пр..

Промышленность, в т.ч. нефтегазовая. Инспекция помещений, подземных коммуникационных тоннелей, трубопроводов, шахт, доставка груза и других требуемых материалов, устранение дефектов. Например, обследование и устранение или вскрытие заторов, препятствий, засорений внутри различных коммуникаций с помощью направленной кумулятивной струи или механическими приспособлениями. Очистка горизонтальных труднодоступных поверхностей (например, окон высотных зданий).

Военное использование:

1. ведение разведки местности или объектов с передачей изображения на расстояние, либо с передачей измеренной химической и радиационной обстановки;

2. проникновение в труднодоступные части зданий и закладка измерительной и передающей аппаратуры;

3. робот - камикадзе. В качестве полезной нагрузки робот может нести на себе взрывчатку и уничтожать объекты вместе с собой. Из-за невысокой стоимости робота, затраты на подобную акцию будут небольшими;

4. разминирование;

5. службы системы МЧС.

Производство игрушек - одна из перспективных отраслей, производящих различного рода дистанционно-управляемых роботов-игрушек.

В настоящее время интерес к разработке проявляют в основном предприятия и научные центры, занимающиеся разработкой (и производством) систем робототехники.